JP3492820B2 - Compound semiconductor single crystal manufacturing equipment - Google Patents

Compound semiconductor single crystal manufacturing equipment

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JP3492820B2
JP3492820B2 JP21192495A JP21192495A JP3492820B2 JP 3492820 B2 JP3492820 B2 JP 3492820B2 JP 21192495 A JP21192495 A JP 21192495A JP 21192495 A JP21192495 A JP 21192495A JP 3492820 B2 JP3492820 B2 JP 3492820B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ZnSeやCdTe、ZnS
などのII−VI族、InPやGaP、GaAs等のIII-V族、ある
いはこれらの三元系化合物等の構成元素の一部が高温下
で解離して蒸散しやすい化合物半導体の単結晶製造装置
に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to ZnSe, CdTe and ZnS.
II-VI group such as InP, GaP, GaAs or the like, or a part of constituent elements such as a ternary compound thereof is dissociated at a high temperature, and a single crystal manufacturing apparatus for compound semiconductor is likely to evaporate. It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】特定の成分が解離蒸散しやすい化合物半
導体単結晶の製造には、液体封止チョコラルスキー法(L
EC法)、水平ブリッジマン法(HB法)、垂直ブリッジマ
ン法(VB法)、縦型温度勾配凝固法(VGF法)などが用い
られている。これらの中で、VB法,VGF法は、比較的大形
で転位の少ない良質の単結晶を製造できることから、工
業的な製造方法として大きな期待が寄せられている。
2. Description of the Related Art Liquid-encapsulated Czochralski method (L
EC method), horizontal Bridgman method (HB method), vertical Bridgman method (VB method), vertical temperature gradient solidification method (VGF method), etc. are used. Among them, the VB method and the VGF method have great expectations as industrial manufacturing methods because they can manufacture high-quality single crystals that are relatively large and have few dislocations.

【0003】ところで、特定の成分が解離して蒸散する
と、できあがった単結晶の組成がずれてしまい所期の単
結晶が得られない。このため、例えば特開平5-70276 号
公報には、解離成分の蒸気が散逸しないように、石英ア
ンプルなどの気密性の容器の中にルツボ全体を真空封入
して結晶成長を行う方法が開示されている。しかしなが
ら、この方法では、石英アンプルの封止や成長結晶を取
り出すための石英アンプルの破壊を結晶成長操作毎に必
要とするために、作業が煩雑になり、また、石英アンプ
ルの繰返し使用ができないので、製造コストが高くな
る。
By the way, when a specific component dissociates and evaporates, the composition of the completed single crystal shifts, and the desired single crystal cannot be obtained. Therefore, for example, Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 5-70276 discloses a method of performing crystal growth by vacuum-sealing the entire crucible in an airtight container such as a quartz ampoule so that vapor of the dissociated component is not dissipated. ing. However, in this method, the quartz ampoule must be sealed and the quartz ampoule must be destroyed to take out the grown crystal for each crystal growth operation, which complicates the work and prevents the repeated use of the quartz ampoule. , The manufacturing cost becomes high.

【0004】一方、特開平3-247582号公報には、密閉型
の成長室内で、ルツボ内の成長結晶用原料とは別に設け
た高解離圧成分を蒸発させることによって、ルツボ内の
成長結晶用原料からの特定成分の蒸散を抑制する方法が
開示されている。その方法では、図2に示すように、縦
型の温度勾配炉において、炉体に内蔵されたヒータ61の
内側にキャップ(以下、内部チャンバという)62が設け
られ、この内部チャンバ62の下端部を、サセプタ63にお
ける下部周囲の環状溝に収容されたB2O3から成る液体封
止剤64中に浸漬させることによって、内部チャンバ62内
に、サセプタ63上に支持されたルツボ65を囲う密閉型の
成長室が形成されている。そして、サセプタ63における
液体封止剤64の内側に、高解離圧成分66が配置されてい
る。
On the other hand, Japanese Patent Laid-Open No. 3-247582 discloses that a high dissociation pressure component provided separately from a raw material for growing crystals in a crucible is vaporized in a closed type growth chamber to grow crystals in the crucible. A method for suppressing transpiration of a specific component from a raw material is disclosed. According to the method, as shown in FIG. 2, in a vertical temperature gradient furnace, a cap (hereinafter, referred to as an internal chamber) 62 is provided inside a heater 61 built in a furnace body, and a lower end portion of the internal chamber 62 is provided. Is immersed in a liquid sealant 64 consisting of B 2 O 3 housed in an annular groove around the lower part of the susceptor 63, thereby enclosing a crucible 65 supported on the susceptor 63 in the inner chamber 62. A mold growth chamber is formed. The high dissociation pressure component 66 is arranged inside the liquid sealant 64 in the susceptor 63.

【0005】上記においては、ヒータ61への通電により
ルツボ65内の結晶成長原料(例えばCdTe多結晶)を溶融
させた後、原料融液67の下端側より固化させて単結晶68
を成長させる際に、高解離圧成分66(例えばCd)も加熱
してCd蒸気を発生させ、その蒸気圧が原料融液67の平衡
解離圧に等しくなるように、高解離圧成分66の加熱温度
が、原料の加熱とは独立に制御される。これにより、原
料融液67中の高解離圧成分の蒸発が抑えられ、融液組成
の変化が抑制された状態で単結晶の成長が行われる。
In the above, after the crystal growth raw material (for example, CdTe polycrystal) in the crucible 65 is melted by energizing the heater 61, it is solidified from the lower end side of the raw material melt 67 to form the single crystal 68.
When growing, the high dissociation pressure component 66 (eg Cd) is also heated to generate Cd vapor, and the high dissociation pressure component 66 is heated so that the vapor pressure becomes equal to the equilibrium dissociation pressure of the raw material melt 67. The temperature is controlled independently of the heating of the raw material. Thereby, the evaporation of the high dissociation pressure component in the raw material melt 67 is suppressed, and the single crystal is grown in a state where the change in the melt composition is suppressed.

【0006】また、上記構成では、液体封止剤64が比較
的低温で溶融しているときに、サセプタ63を下軸69によ
って上下動させることにより、成長室の密閉状態と開放
状態との切換えができ、これによって、作業性の向上
と、密閉室を形成するための内部チャンバ62の繰返し使
用とを図るようになっている。
Further, in the above structure, when the liquid sealant 64 is melted at a relatively low temperature, the susceptor 63 is moved up and down by the lower shaft 69 to switch the growth chamber between the closed state and the open state. Therefore, the workability is improved and the internal chamber 62 is repeatedly used to form a closed chamber.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た特開平3-247582号公報記載の構成では、ルツボ65より
も下方に配置した高解離圧成分66で発生させた蒸気で
は、密閉型の成長室内の全体を所定の蒸気圧に維持し難
く、このため、ルツボ65内の原料融液67からの蒸発を十
分には抑えられないという問題を生じている。
However, in the configuration described in Japanese Patent Laid-Open No. 3-247582 described above, the vapor generated by the high dissociation pressure component 66 disposed below the crucible 65 does not allow a closed type growth chamber. It is difficult to maintain the entire vapor pressure at a predetermined vapor pressure, and therefore, there is a problem that evaporation from the raw material melt 67 in the crucible 65 cannot be sufficiently suppressed.

【0008】つまり、上記のような単結晶成長操作時に
は、炉内が予めアルゴンガスなどの不活性ガス雰囲気に
置換される。そして、このような不活性ガスに比べて高
解離圧成分の蒸気の方が重い場合は、下方で発生した蒸
気の上方への拡散は速やかには生じ難い。特に、上記公
報記載の構成では、高解離圧成分66を加熱して発生する
蒸気の圧力によって内部チャンバ62の内圧が高まると、
液体封止剤64の液面が変化して隙間が生じ、この隙間を
通して、高解離圧成分66から発生した蒸気はすぐに内部
チャンバ62外へと漏れ出てしまう。このため、上部側に
位置するルツボ65の周囲は所定の蒸気圧雰囲気には保持
され難く、この結果、原料融液67からの蒸発が生じて、
組成のずれを十分には抑制できないものとなってしま
う。
That is, during the above single crystal growth operation, the inside of the furnace is previously replaced with an atmosphere of an inert gas such as argon gas. When the vapor having a high dissociation pressure component is heavier than such an inert gas, it is difficult for the vapor generated below to diffuse upward quickly. Particularly, in the configuration described in the above publication, when the internal pressure of the internal chamber 62 increases due to the pressure of the steam generated by heating the high dissociation pressure component 66,
The liquid surface of the liquid sealant 64 changes to create a gap, and the vapor generated from the high dissociation pressure component 66 immediately leaks out of the internal chamber 62 through the gap. Therefore, it is difficult to maintain the surroundings of the crucible 65 located on the upper side in a predetermined vapor pressure atmosphere, and as a result, evaporation from the raw material melt 67 occurs,
The compositional deviation cannot be sufficiently suppressed.

【0009】さらに上記では、高解離圧成分66から発生
した蒸気が内部チャンバ62外へと漏れ出てしまうため
に、その蒸気が例えばヒータ61等に付着し炉内を汚染す
るという問題も有している。一方、例えば単結晶の成長
を終えて冷却する過程において、液体封止剤64の部分を
特別に加熱していなければ、液体封止剤64が凝固点以下
となった時点で固化してしまい(B2O3の場合では500 ℃
以下)、甚だしい場合には、ロー付けしたのと同じ状態
になってしまう。したがって、下軸69の操作により成長
室の密閉状態と開放状態との切換えを行うに当たっては
温度状態を十分に監視しながら行う必要があるために、
作業性を必ずしも十分には向上し得ないという問題も有
している。
Further, in the above, there is also a problem that the steam generated from the high dissociation pressure component 66 leaks out of the internal chamber 62, so that the steam adheres to, for example, the heater 61 and pollutes the inside of the furnace. ing. On the other hand, for example, in the process of finishing the growth of the single crystal and cooling it, unless the portion of the liquid sealant 64 is specially heated, the liquid sealant 64 will be solidified when it becomes the freezing point or less (B 500 ° C for 2 O 3
Below), in extreme cases, it will be in the same state as when brazing. Therefore, when switching between the closed state and the open state of the growth chamber by operating the lower shaft 69, it is necessary to monitor the temperature state sufficiently,
There is also a problem that workability cannot always be improved sufficiently.

【0010】本発明は、上記した従来の問題点に鑑みな
されたもので、結晶成長原料の組成の変化を抑えて良質
の単結晶を製造することが可能であると共に、さらに、
炉内の汚染を防止し、かつ、作業性を向上し得る化合物
半導体の単結晶製造装置を提供することを目的としてい
る。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems. It is possible to suppress the change in the composition of the crystal growth raw material and manufacture a high quality single crystal, and further,
It is an object of the present invention to provide a compound semiconductor single crystal production apparatus capable of preventing contamination in a furnace and improving workability.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の請求項1記載の化合物半導体の単結晶製
造装置は、不活性ガスが充填される炉体と、炉体内に配
置された主加熱手段と、単結晶成長用の原料を収容する
と共に主加熱手段による加熱領域に配置される原料収納
容器と、高解離圧成分を収容すると共に原料収納容器よ
りも下方に配置されるリザーバと、リザーバを加熱する
副加熱手段と、原料収納容器とリザーバとを主加熱手段
よりも内側で囲う気密チャンバとを備える化合物半導体
の単結晶成長装置であって、上記気密チャンバが断面略
逆U字状の筒体から成ると共に、気密チャンバの内外を
相互に連通する連通路が気密チャンバの下端側における
高解離圧成分の融点より低い温度状態で保持される部位
に形成される一方、気密チャンバ内に、リザーバで発生
する高解離圧成分の蒸気を原料収納容器周囲へと上方に
導くための案内路を有する蒸気案内手段が設けられてい
ることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the apparatus for producing a single crystal of a compound semiconductor according to claim 1 of the present invention comprises a furnace body filled with an inert gas and a furnace body. The main heating means, the raw material storage container which stores the raw material for growing the single crystal and is arranged in the heating region by the main heating means, and the high dissociation pressure component which is arranged below the raw material storage container. A single crystal growth apparatus for a compound semiconductor, comprising: a reservoir; an auxiliary heating means for heating the reservoir; and an airtight chamber that surrounds a raw material storage container and a reservoir inside the main heating means, wherein the airtight chamber has a substantially inverted cross section. One is a U-shaped tubular body, and a communication path for communicating the inside and the outside of the airtight chamber is formed in a portion of the lower end of the airtight chamber, which is maintained at a temperature lower than the melting point of the high dissociation pressure component. Airtight chamber, is characterized in that steam guide means having a high dissociation pressure component of the vapor generated in the reservoir to feed the container around the guide path for guiding upward.

【0012】上記構成によれば、原料収納容器の下方で
リザーバから発生する高解離圧成分の蒸気は、蒸気案内
手段によって上方に導かれる。このため、高解離圧成分
の蒸気が不活性ガスより重い場合でも、原料収納容器周
囲に蒸気がより確実に供給され、その周囲の蒸気圧は、
副加熱手段によるリザーバ加熱温度に応じたリザーバ周
囲の蒸気圧に速やかに追従する。この結果、主加熱手段
で加熱される原料収納容器内の原料融液からの蒸発が抑
制される結果、意図した組成の良質の単結晶を成長させ
ることができる。
According to the above construction, the vapor of the high dissociation pressure component generated from the reservoir below the raw material container is guided upward by the vapor guide means. Therefore, even when the vapor of the high dissociation pressure component is heavier than the inert gas, the vapor is more reliably supplied to the surroundings of the raw material storage container, and the vapor pressure around that is
It quickly follows the vapor pressure around the reservoir according to the reservoir heating temperature by the sub-heating means. As a result, evaporation from the raw material melt in the raw material storage container heated by the main heating means is suppressed, and as a result, a good quality single crystal having an intended composition can be grown.

【0013】一方、リザーバで発生した蒸気は原料収納
容器周囲に一旦導かれた後は、気密チャンバ下端側にお
ける連通路に向かって下方への拡散流れを生じることに
なるが、この連通路の部位は高解離圧成分の融点より低
い温度状態であるので、蒸気は液滴となって析出し、こ
れにより、気密チャンバ外への流出が抑制される。この
結果、気密チャンバー外への主加熱手段等の他の炉内構
造物への蒸気の付着を生じず、炉内汚染が防止される。
On the other hand, after the vapor generated in the reservoir is once guided around the raw material storage container, a downward diffusive flow is generated toward the communication passage on the lower end side of the airtight chamber. Is in a temperature state lower than the melting point of the high dissociation pressure component, the vapor is deposited as droplets, which suppresses the outflow to the outside of the airtight chamber. As a result, vapor does not adhere to other internal furnace structures such as the main heating means outside the airtight chamber, and in-furnace contamination is prevented.

【0014】さらに、気密チャンバは断面略逆U字状の
筒体であり、したがって、これを上下動する操作で、原
料収納容器とリザーバとを主加熱手段よりも内側で囲う
位置と開放位置との切換えを簡単に行うことができる。
これにより、繰返しの使用が可能であると共に原料収納
容器やリザーバのセット操作や取り出し操作を容易に行
うことができるので、作業性が向上する。
Further, the airtight chamber is a tubular body having a substantially inverted U-shaped cross section, and therefore, when the vertical movement is carried out, a position for enclosing the raw material storage container and the reservoir inside the main heating means and an open position are provided. Can be easily switched.
As a result, it is possible to use it repeatedly, and it is possible to easily perform the setting operation and the taking-out operation of the raw material storage container or the reservoir, so that the workability is improved.

【0015】請求項2記載の化合物半導体の単結晶製造
装置は、請求項1記載の装置において、リザーバが原料
収納容器の外周形状に略沿う環状に形成されると共に、
蒸気案内手段がリザーバの内外面に各々下端部が嵌着さ
れて上方に延びる筒状の内側スリーブと外側スリーブと
から成っていることを特徴としている。この構成によれ
ば、環状のリザーバから、筒状の内側スリーブと外側ス
リーブとの間の案内路を通して高解離圧成分の蒸気が原
料収納容器の外周全体にわたって略一様に供給されるこ
とになる。このため、案内路から出た後の蒸気に下方へ
の流動が生じるとしても、原料収納容器の全体にわたっ
て所定の蒸気雰囲気を確保することができるので、原料
融液からの蒸発をより確実に抑制することができる。
According to a second aspect of the present invention, in the apparatus for producing a single crystal of a compound semiconductor according to the first aspect, the reservoir is formed in an annular shape substantially along the outer peripheral shape of the raw material container.
The vapor guide means is characterized by comprising an inner sleeve and an outer sleeve each having a lower end fitted to the inner and outer surfaces of the reservoir and extending upward. According to this configuration, the vapor of the high dissociation pressure component is supplied substantially uniformly from the annular reservoir through the guide passage between the cylindrical inner sleeve and the outer sleeve over the entire outer circumference of the raw material storage container. . Therefore, even if the vapor flows downward from the guide passage, a predetermined vapor atmosphere can be secured throughout the raw material storage container, so that evaporation from the raw material melt can be more reliably suppressed. can do.

【0016】請求項3記載の化合物半導体の単結晶製造
装置は、請求項2記載の装置において、原料収納容器が
上端開口状のルツボから成ると共に、内側スリーブと外
側スリーブとの各上端が、炉体内にセットされたルツボ
の上端以上の高さ位置に位置するように設定されている
ことを特徴としている。この構成によれば、リザーバか
らの高解離圧成分の蒸気は、内側スリーブと外側スリー
ブとの間の案内路を通して、ルツボにおける開口した上
端面以上の高さ位置まで導かれ、したがって、容易にル
ツボの上端開口を通してルツボ内に流入する。これによ
り、ルツボ内の原料融液表面の雰囲気が所定の蒸気圧で
速やかに保持されることになるので、原料融液からの蒸
発がさらに確実に抑制される。
According to a third aspect of the present invention, in the apparatus for producing a single crystal of a compound semiconductor according to the second aspect, the raw material storage container comprises a crucible having an opening at the upper end, and each of the upper ends of the inner sleeve and the outer sleeve is a furnace. It is characterized in that it is set at a height position higher than the upper end of the crucible set in the body. According to this configuration, the vapor of the high dissociation pressure component from the reservoir is guided through the guide path between the inner sleeve and the outer sleeve to a position higher than the open upper end surface of the crucible, and therefore, is easily crucible. Flows into the crucible through the top opening of the. As a result, the atmosphere on the surface of the raw material melt in the crucible is quickly maintained at a predetermined vapor pressure, so that evaporation from the raw material melt is more reliably suppressed.

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図1を参照して説明する。同図は、垂直ブリッジマン法
による単結晶製造装置を示すもので、この装置は、耐圧
構造を有する炉体としての高圧容器1を備え、この高圧
容器1は、円筒状の胴部2と、この胴部2の上端開口を
覆う上蓋3と、胴部2の下端開口に嵌着されたリング状
蓋4と、このリング状蓋4の中央開口を塞ぐように下側
から嵌挿された内下蓋5とから構成されている。胴部2
と上蓋3・リング状蓋4とはシールリング6a・6bによ
り、また、リング状蓋4と内下蓋5とはシールリング6c
により、それぞれ気密にシールされている。上蓋3に
は、アルゴンガス等の不活性ガスを高圧容器1内に加圧
注入し、また、排出するためのガス供給排出路7が設け
られている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 shows an apparatus for producing a single crystal by the vertical Bridgman method, which comprises a high-pressure vessel 1 as a furnace body having a pressure resistant structure, and the high-pressure vessel 1 has a cylindrical body 2 and An upper lid 3 that covers the upper end opening of the body portion 2, a ring-shaped lid 4 that is fitted to the lower end opening of the body portion 2, and an inner lid that is fitted from below to close the central opening of the ring-shaped lid 4. It is composed of a lower lid 5. Body 2
The upper lid 3 and the ring-shaped lid 4 are sealed by the seal rings 6a and 6b, and the ring-shaped lid 4 and the inner lower lid 5 are the seal rings 6c.
Are hermetically sealed by each. The upper lid 3 is provided with a gas supply / discharge path 7 for pressurizing and injecting an inert gas such as argon gas into the high-pressure container 1.

【0018】高圧容器1の内部には、主加熱ヒータ(主
加熱手段)8と副加熱ヒータ(副加熱手段)9とが配設
されている。主加熱ヒータ8は、それぞれ円筒形状のヒ
ータエレメント8a〜8dを上下方向に複数段(図において
は4段)並設して構成されており、その下側に、上記同
様の円筒形状をなす2段のヒータエレメント9a・9bから
成る副加熱ヒータ9が配設されている。これら各ヒータ
エレメント8a〜8d、9a・9bは、各段部に設けられた温度
検出器(図示せず)での検出温度が各々の設定温度に維
持されるように供給電力が制御される。
Inside the high-pressure vessel 1, a main heater (main heating means) 8 and a sub-heater (sub-heating means) 9 are arranged. The main heater 8 is configured by arranging a plurality of cylindrical heater elements 8a to 8d side by side in a vertical direction (four stages in the figure), and on the lower side thereof, a cylindrical shape similar to the above is formed. A sub-heater 9 composed of heater elements 9a and 9b in stages is arranged. The heater elements 8a to 8d, 9a and 9b are controlled in power supply so that the temperature detected by a temperature detector (not shown) provided in each step is maintained at their set temperature.

【0019】主加熱ヒータ8と副加熱ヒータ9との外側
には、高圧容器1の内壁面に沿って、逆コップ状に上面
が閉塞した円筒状の断熱構造体11が設けられている。こ
の断熱構造体11は、ガス不透過性を有する層と断熱材に
より構成されている。後述するように、結晶成長操作の
過程では、高圧容器1内に高圧不活性ガスを充填した状
態で加熱ヒータ8・9に通電する操作が行われ、このと
き、高圧容器1内の高圧ガスも加熱ヒータ8・9により
加熱されて激しい対流が生じるが、この流れに起因する
高圧容器1への過度の放熱が断熱構造体11によって抑え
られる。これにより、高圧容器1の過熱が防止されると
共に、加熱ヒータ8・9の内側に、より安定した加熱領
域が形成される。
Outside the main heater 8 and the sub-heater 9, a cylindrical heat insulating structure 11 is provided along the inner wall surface of the high-pressure container 1 with its upper surface closed in an inverted cup shape. The heat insulating structure 11 is composed of a gas impermeable layer and a heat insulating material. As will be described later, in the course of the crystal growth operation, the heaters 8 and 9 are energized while the high-pressure vessel 1 is filled with the high-pressure inert gas. At this time, the high-pressure vessel 1 also contains high-pressure gas. Although the heat is heated by the heaters 8 and 9 and violent convection occurs, excessive heat dissipation to the high-pressure vessel 1 due to this flow is suppressed by the heat insulating structure 11. As a result, overheating of the high-pressure container 1 is prevented, and a more stable heating area is formed inside the heaters 8 and 9.

【0020】一方、前記の内下蓋5には、その中心を貫
通して上下方向に延びる円柱状のルツボ支持台12が、シ
ールリング13によって内下蓋5に対して気密に、かつ昇
降自在に設けられている。そして、このルツボ支持台12
上に、単結晶成長用の原料を収容する原料収納容器とし
てのルツボ14が立設状態で支持されている。このルツボ
は例えばp-BNから成り、下端部に、後述する棒状の種結
晶24が挿入される細管状のシードウエル14aを備えてい
る。その上方は、テーパ部14bを介して内径約1インチ
の円管状に形成され、その外径はルツボ支持台12の外径
よりもわずかに径小になっている。
On the other hand, a cylindrical crucible support 12 extending vertically through the center of the inner lower lid 5 is airtight and movable up and down with respect to the inner lower lid 5 by a seal ring 13. It is provided in. And this crucible support 12
A crucible 14 as a raw material storage container for storing a raw material for growing a single crystal is supported in an upright state. This crucible is made of, for example, p-BN, and has a thin tube-shaped seed well 14a at the lower end portion into which a rod-shaped seed crystal 24 described later is inserted. The upper part thereof is formed into a circular tube having an inner diameter of about 1 inch via a tapered portion 14b, and the outer diameter thereof is slightly smaller than the outer diameter of the crucible support base 12.

【0021】さらに高圧容器1内には、上記のルツボ14
とルツボ支持台12とを主加熱ヒータ8および副加熱ヒー
タ9の内側で囲う断面略逆U字状の気密チャンバ15が、
前記内下蓋5上に載置した状態で配設されている。この
気密チャンバ15の材質は、耐熱性と気密性およびコンタ
ミネーション発生の回避の観点から選定され、本実施形
態ではグラッシーカーボンで作製されている。なお、グ
ラッシーカーボン以外の材質としては、単結晶成長材料
の融点(例えばZnSeでは1520℃、ZnSでは1830℃)以上
の高温下で、上記の要件を満たす材料として、p-BN、Si
Cなどのセラミックス、パイロリティック・グラファイ
ト、グラッシーカーボン、パイロリティック・グラファ
イトで気密コーティングしたグラファイトのように特殊
な処理を施したグラファイト、もしくはモリブデン、タ
ンタル、タングステンなどの高融点金属およびその合金
が挙げられる。
Further, in the high-pressure container 1, the crucible 14 described above is provided.
An airtight chamber 15 having a substantially inverted U-shaped cross section, which surrounds the crucible support 12 and the crucible support 12 inside the main heater 8 and the sub-heater 9,
It is arranged in a state of being placed on the inner lower lid 5. The material of the airtight chamber 15 is selected from the viewpoint of heat resistance, airtightness, and avoidance of contamination, and is made of glassy carbon in this embodiment. Materials other than glassy carbon include p-BN and Si as materials satisfying the above requirements at a temperature higher than the melting point of the single crystal growth material (for example, 1520 ° C for ZnSe and 1830 ° C for ZnS).
Examples include ceramics such as C, pyrolytic graphite, glassy carbon, graphite that has undergone a special treatment such as graphite that is airtightly coated with pyrolytic graphite, or refractory metals such as molybdenum, tantalum, and tungsten, and their alloys. .

【0022】上記気密チャンバ15には、内下蓋5に近接
する底部側に、側壁面を細孔形状で貫通する連通路16が
形成されている。この連通路16を通して気密チャンバ15
の内外空間が相互に連通し、これにより、気密チャンバ
15内外の差圧の発生が抑制される。この連通路16は、例
えば気密チャンバ15の下端を一部切欠いて、内下蓋5と
の間に生じる間隙により構成することもできる。
In the airtight chamber 15, a communication passage 16 penetrating the side wall surface in the form of a fine hole is formed on the bottom side close to the inner lower lid 5. Airtight chamber 15 through this communication passage 16
The interior and exterior spaces of the chamber communicate with each other, which allows
15 Generation of differential pressure between inside and outside is suppressed. The communication passage 16 may be formed by, for example, partially cutting out the lower end of the airtight chamber 15 and forming a gap between the airtight chamber 15 and the inner lower lid 5.

【0023】なお、気密チャンバ15内のほぼ中心位置を
上下に延びる前記のルツボ支持台12は、高圧容器1外に
設けられている図示しない昇降装置により上下動され、
これによって、前記ルツボ14も気密チャンバ15内におけ
る前記主加熱ヒータ8による加熱領域を上下動するよう
に構成されている。気密チャンバ15内には、その底部側
におけるルツボ支持台12と気密チャンバ15との間に、環
状のリザーバ17がさらに配置されている。このリザーバ
17は、その断面形状が上面からの凹入溝を有する略U字
状に形成され、凹入溝内に、高解離圧成分18が収容され
ている。このリザーバ17は、内下蓋5上に載置されてい
る図示しない支持台によって、前記副加熱ヒータ9に対
応する高さ位置に配置されている。
The crucible support 12 extending vertically up and down substantially in the center of the airtight chamber 15 is moved up and down by an elevator device (not shown) provided outside the high pressure container 1,
As a result, the crucible 14 is also configured to move up and down in the heating region in the airtight chamber 15 by the main heater 8. In the airtight chamber 15, an annular reservoir 17 is further arranged between the crucible support 12 and the airtight chamber 15 on the bottom side thereof. This reservoir
The section 17 is formed in a substantially U shape having a recessed groove from the upper surface, and the high dissociation pressure component 18 is accommodated in the recessed groove. The reservoir 17 is arranged at a height position corresponding to the sub heater 9 by a support stand (not shown) placed on the inner lower lid 5.

【0024】そして、上記リザーバ17の内外周には、こ
れら内壁面および外壁面をそれぞれ上方に延長させる円
筒状の内側スリーブ19・外側スリーブ20が各々設けら
れ、両スリーブ19・20間に、リザーバ17内の高解離圧成
分18が加熱されて発生する蒸気を上方に導く案内路21が
形成されている。これら両スリーブ19・20は、リザーバ
17の内外壁面との間に気密性が確保されるように溶接に
て接合されている。なお、溶接できない材質で構成する
場合には適当なシール材を用いるなどして、リザーバ17
の内外壁面に結合する構成とすることも可能である。
On the inner and outer circumferences of the reservoir 17, there are provided a cylindrical inner sleeve 19 and outer sleeve 20 for extending the inner wall surface and the outer wall surface, respectively. A guide passage 21 is formed to guide the vapor generated by heating the high dissociation pressure component 18 in 17 upward. Both of these sleeves 19 and 20 are
The inner and outer wall surfaces of 17 are welded together so as to ensure airtightness. When using a material that cannot be welded, use a suitable sealant, etc.
It is also possible to adopt a configuration in which it is connected to the inner and outer wall surfaces of.

【0025】両スリーブ19・20における上下方向の長さ
寸法は、その上端位置が、図のように最上方位置に位置
するときのルツボ14の上端面の高さ位置にほぼ一致する
ように設定されている。また、内側スリーブ19の内径
は、ルツボ支持台12との間の内側隙間22が、ルツボ支持
台12の上下動に支障がない範囲で極力小さくなるように
設定され、同様に、外側スリーブ20の外形は、気密チャ
ンバ15を外側スリーブ20に外嵌させるときの作業に支障
がない範囲で、気密チャンバ15との間の外側隙間23が極
力小さくなるように設定されている。
The lengths of the sleeves 19 and 20 in the vertical direction are set so that the upper end position thereof substantially coincides with the height position of the upper end surface of the crucible 14 when it is located at the uppermost position as shown in the figure. Has been done. In addition, the inner diameter of the inner sleeve 19 is set so that the inner gap 22 between the inner sleeve 19 and the crucible support 12 is as small as possible within a range that does not hinder the vertical movement of the crucible support 12. The outer shape is set so that the outer gap 23 between the airtight chamber 15 and the outer sleeve 20 is as small as possible within a range that does not hinder the work for fitting the airtight chamber 15 onto the outer sleeve 20.

【0026】次に、上記装置を用いてZnSe単結晶の製造
を行ったときの操作手順と、その結果の一例とについて
説明する。まず、ルツボ14のシードウエル14aに、気相
成長法により作製した直径2mm・長さ30mmのZnSeの種結
晶24を装着し、次いで、ルツボ14内に6NグレードのZnSe
多結晶体200gを結晶成長用の原料として充填した。一
方、リザーバ17には高解離圧成分18としてZnを30g充填
した。
Next, an operation procedure when a ZnSe single crystal is manufactured using the above apparatus and an example of the result will be described. First, the seed well 14a of the crucible 14 was fitted with a ZnSe seed crystal 24 having a diameter of 2 mm and a length of 30 mm, which was produced by the vapor phase epitaxy method, and then the crucible 14 was filled with 6N grade ZnSe.
200 g of polycrystal was filled as a raw material for crystal growth. On the other hand, the reservoir 17 was filled with 30 g of Zn as the high dissociation pressure component 18.

【0027】そして、高圧容器1における内下蓋5をル
ツボ支持台12と共に下降させ、ルツボ支持台12上にルツ
ボ14を、また、リザーバ17を内下蓋5上にそれぞれセッ
トした。次いで、気密チャンバ15を内下蓋5上に装着し
た後、内下蓋5をルツボ支持台12と共に上昇させ、図に
示すような炉内のセット状態として、高圧容器1を密閉
した。
Then, the inner lower lid 5 of the high-pressure container 1 was lowered together with the crucible support base 12, the crucible 14 was set on the crucible support base 12, and the reservoir 17 was set on the inner lower lid 5. Next, after mounting the airtight chamber 15 on the inner lower lid 5, the inner lower lid 5 was raised together with the crucible support 12 to set the inside of the furnace as shown in the figure, and the high pressure vessel 1 was sealed.

【0028】以上の準備作業を終えた後、高圧容器1内
部の真空引きをガス供給排出路7を通して行い、次い
で、アルゴンガスを10kgf/cm2 充填して放出するガス置
換操作を二度行った。次いで、アルゴンガスを5kgf/cm
2 充填した。なお、このようなガス置換操作の過程にお
いて、気密チャンバ15内は連通路16を通してガスの排気
・送気が行われ、また、ルツボ14の周囲には、内側スリ
ーブ19と外側スリーブ20とに沿う前記の内側隙間22およ
び外側隙間23を通してガスの排気・送気が行われる。
After the above preparatory work was completed, the inside of the high-pressure vessel 1 was evacuated through the gas supply / exhaust passage 7, and then the gas replacement operation of filling and discharging argon gas at 10 kgf / cm 2 was performed twice. . Next, use argon gas at 5 kgf / cm
2 filled. In the course of such a gas replacement operation, gas is exhausted and sent through the communication passage 16 in the airtight chamber 15, and the inner sleeve 19 and the outer sleeve 20 are provided around the crucible 14. Gas is exhausted and sent through the inner gap 22 and the outer gap 23.

【0029】その後、主加熱ヒータ8への通電を開始
し、500 ℃/hrの昇温速度でルツボ14の上部側が1550℃
となるまで昇温して原料を溶融した。この時、主加熱ヒ
ータ8の各ヒータエレメント8a〜8dに対応するゾーン毎
に各々の設定温度に保持されるべく、各ヒータエレメン
ト8a〜8dへの供給電力が制御されており、種結晶24の部
分からは、下方に向かって温度が低下する温度分布にな
っている。そして、種結晶24のほぼ中央位置、すなわ
ち、下端から約15mmのところで、ZnSeの融点である1520
℃となるよう制御し、これにより、種結晶24の上端側も
一部溶融させてその上方の原料融液25への種付けを行っ
た。
After that, energization of the main heater 8 is started, and the upper side of the crucible 14 is heated to 1550 ° C. at a temperature rising rate of 500 ° C./hr.
The raw material was melted by raising the temperature until. At this time, the electric power supplied to each heater element 8a to 8d is controlled so that each set temperature is maintained for each zone corresponding to each heater element 8a to 8d of the main heating heater 8, and the seed crystal 24 From the portion, the temperature distribution is such that the temperature decreases downward. Then, at approximately the central position of the seed crystal 24, that is, at a distance of about 15 mm from the lower end, the melting point of ZnSe is 1520.
The temperature was controlled to be 0 ° C., whereby the upper end side of the seed crystal 24 was also partially melted and seeding was performed on the raw material melt 25 above it.

【0030】なお、高圧容器1内の圧力は、ルツボ14の
上部側が上記のように1550℃まで昇温した時に10kgf/cm
2 となるように、昇温時に調整した。一方、主加熱ヒー
タ8により加熱を開始して原料を昇温させる間、同時
に、副加熱ヒータ9への通電も開始し、リザーバ17に収
容されている高解離圧成分18を加熱してZn蒸気を発生さ
せた。そして、このリザーバ17で発生するZn蒸気圧が約
2.4kgf/cm2 となるように、副加熱ヒータ9によるリザ
ーバ17の加熱温度を1000℃に制御した。
The pressure in the high-pressure vessel 1 is 10 kgf / cm when the upper side of the crucible 14 is heated to 1550 ° C. as described above.
The temperature was adjusted so that it would be 2 . On the other hand, while the heating by the main heater 8 is started to raise the temperature of the raw material, at the same time, the energization of the sub-heater 9 is also started to heat the high dissociation pressure component 18 contained in the reservoir 17 to thereby generate the Zn vapor. Was generated. And the Zn vapor pressure generated in this reservoir 17 is about
The heating temperature of the reservoir 17 by the sub-heater 9 was controlled to 1000 ° C. so as to be 2.4 kgf / cm 2 .

【0031】前記した種付けを行った後、ルツボ支持台
12の下降操作を開始し、ルツボ14の上端部が1400℃以下
となる位置まで、3mm/hrの速度でルツボ14を下降させ
た。この操作の過程で、ルツボ14内の原料融液25は、種
結晶24に接する下部側から上方に向かって徐々に固化
し、原料融液25の全体が単結晶26として成長する。こう
して、ルツボ14内の原料融液25の全量を固化させた後、
100 ℃/hrで冷却し、次いで、高圧容器1内からアルゴ
ンガスを放出して、大気圧に復帰させた。その後、内下
蓋5を下降させて高圧容器1を開け、気密チャンバ15を
取り外してルツボ14を回収した。
After seeding as described above, crucible support base
The lowering operation of 12 was started, and the crucible 14 was lowered at a speed of 3 mm / hr to a position where the upper end of the crucible 14 was 1400 ° C. or lower. In the process of this operation, the raw material melt 25 in the crucible 14 gradually solidifies upward from the lower side in contact with the seed crystal 24, and the entire raw material melt 25 grows as a single crystal 26. In this way, after solidifying the entire amount of the raw material melt 25 in the crucible 14,
After cooling at 100 ° C./hr, argon gas was released from the inside of the high pressure vessel 1 to return to atmospheric pressure. Then, the inner lower lid 5 was lowered to open the high-pressure container 1, the airtight chamber 15 was removed, and the crucible 14 was recovered.

【0032】このとき、気密チャンバ15内のリザーバ17
部分にZnが液滴状になって付着していたが、その他の部
分は気密チャンバ15内外とも清浄であった。ルツボ14か
ら取り出したZnSeはきれいな黄色透明であり、下部から
約70%は双晶が含まれておらず、抵抗値も10-2Ωcm程度
の低抵抗であり、非常に高品質な単結晶であった。
At this time, the reservoir 17 in the airtight chamber 15
Zn was deposited in droplets on the portion, but the other portions were clean inside and outside the airtight chamber 15. ZnSe taken out from the crucible 14 is a clear yellow transparent, and about 70% from the bottom does not contain twin crystals, and the resistance value is a low resistance of about 10 -2 Ωcm, which is a very high quality single crystal. there were.

【0033】以上の説明のように、本実施形態において
は、ルツボ14よりも下側のリザーバ17でZn蒸気を発生さ
せながら、ルツボ14内のZnSe原料を溶融し、固化させて
単結晶を成長させる。このとき、高圧容器1内には予め
アルゴンガスが充填されており、このアルゴンガスより
もZn蒸気は重さが重い。このため、仮に、本実施形態に
おける内側スリーブ19・外側スリーブ20を設けていない
場合、リザーバ17で発生したZn蒸気は、アルゴンガス中
を拡散により上昇してルツボ14の周囲に達するよりも、
リザーバ17と例えばルツボ支持台12との間の隙間を通し
て下方へ流れ、気密チャンバ15の連通路16に向かって拡
散していく流れが主流となる。このため、ルツボ14に
は、原料融液からのZnの蒸散を抑制し得るだけの蒸気圧
に達する十分なZn蒸気が供給されなくなり、この結果、
原料融液25からZnが蒸散して組成のずれが生じてしま
う。
As described above, in this embodiment, while Zn vapor is generated in the reservoir 17 below the crucible 14, the ZnSe raw material in the crucible 14 is melted and solidified to grow a single crystal. Let At this time, the high-pressure container 1 is filled with argon gas in advance, and the Zn vapor is heavier than the argon gas. Therefore, if the inner sleeve 19 and the outer sleeve 20 in the present embodiment are not provided, the Zn vapor generated in the reservoir 17 rises due to diffusion in the argon gas and reaches the periphery of the crucible 14,
The main flow is a flow that flows downward through a gap between the reservoir 17 and, for example, the crucible support 12, and diffuses toward the communication passage 16 of the airtight chamber 15. Therefore, the crucible 14 is not supplied with sufficient Zn vapor that reaches a vapor pressure that can suppress evaporation of Zn from the raw material melt, and as a result,
Zn evaporates from the raw material melt 25 to cause compositional deviation.

【0034】そこで、本実施形態では、リザーバ17で発
生したZn蒸気を、その上方のルツボ14の高さ位置まで導
くために、内側スリーブ19・外側スリーブ20とからなる
蒸気案内手段を設けている。これにより、Zn蒸気はルツ
ボ14の高さ位置に至る前に下方へと漏れ出ることはな
く、ルツボ14の高さ位置まで確実に導かれるので、ルツ
ボ14周囲のZn蒸気圧も、リザーバ17から供給されるZn蒸
気により、原料融液25からのZnの蒸散を抑制し得る圧力
に維持される。この結果、原料融液25の組成のずれが生
じず、意図した組成の単結晶26を成長させることが可能
となる。
Therefore, in the present embodiment, in order to guide the Zn vapor generated in the reservoir 17 to the height position of the crucible 14 above it, vapor guide means consisting of the inner sleeve 19 and the outer sleeve 20 is provided. . As a result, the Zn vapor does not leak downward before reaching the height position of the crucible 14 and is reliably guided to the height position of the crucible 14, so the Zn vapor pressure around the crucible 14 also comes from the reservoir 17. The supplied Zn vapor maintains the pressure at which the evaporation of Zn from the raw material melt 25 can be suppressed. As a result, the composition of the raw material melt 25 does not shift, and the single crystal 26 having the intended composition can be grown.

【0035】さらに、上記実施形態においては、内側ス
リーブ19とルツボ支持台12との間の内側隙間22、およ
び、外側スリーブ20と気密チャンバ15との間の外側隙間
23は、それぞれ極力小さくなるように設定されているの
で、リザーバ17から一旦上方へ導かれた後、上記の各隙
間22・23を通して下方へ流出するZn蒸気の量は極力少な
くなる。このため、リザーバ17に収容する高解離圧成分
18の量をより少量にすることができるので、製造効率が
向上する。
Further, in the above embodiment, the inner gap 22 between the inner sleeve 19 and the crucible support 12 and the outer gap between the outer sleeve 20 and the airtight chamber 15 are formed.
Since each of the 23 is set to be as small as possible, the amount of Zn vapor that is once guided from the reservoir 17 upward and then flows downward through the gaps 22 and 23 is as small as possible. Therefore, the high dissociation pressure component stored in the reservoir 17
Since the amount of 18 can be made smaller, the production efficiency is improved.

【0036】なお、隙間22・23を通して下方へ流出する
Zn蒸気の量が時間経過と共に増えてくる場合でも、これ
は、気密チャンバ15に形成されている連通路16に向かう
流れとなる。この連通路16は、気密チャンバ15における
主加熱ヒータ8や副加熱ヒータ9から離れた下端側に形
成されており、この部位は、Znの融点419.5 ℃よりも低
い温度状態で保持される部分である。したがって、この
部位に達する間にZn蒸気は析出する。これにより、Zn蒸
気が気密チャンバ15外へと流出することはないので、主
加熱ヒータ8や副加熱ヒータ9、またこれらへの電力供
給部材などにZn蒸気が付着することはなく、炉内汚染が
防止される。
In addition, it flows downward through the gaps 22 and 23.
Even if the amount of Zn vapor increases with time, this becomes a flow toward the communication passage 16 formed in the hermetic chamber 15. The communication passage 16 is formed on the lower end side of the airtight chamber 15 away from the main heater 8 and the sub-heater 9, and this portion is a portion kept at a temperature lower than the melting point of Zn 419.5 ° C. is there. Therefore, Zn vapor is deposited while reaching this site. As a result, since the Zn vapor does not flow out of the airtight chamber 15, the Zn vapor does not adhere to the main heating heater 8 and the sub-heating heater 9 and the power supply members for these heaters, and the inside of the furnace is contaminated. Is prevented.

【0037】一方、上記実施形態では、リザーバ17はル
ツボ14と同軸状に配置される円環形状に形成され、この
リザーバ17から、内側スリーブ19と外側スリーブ20との
間の案内路21を通して、ルツボ14における上端面の全周
にわたってZn蒸気が供給される。このため、ルツボ14の
全体にわたって所定の蒸気雰囲気が速やかに形成される
ことになる。
On the other hand, in the above embodiment, the reservoir 17 is formed in an annular shape coaxially arranged with the crucible 14, and from this reservoir 17, through the guide passage 21 between the inner sleeve 19 and the outer sleeve 20, Zn vapor is supplied all around the upper end surface of the crucible 14. For this reason, a predetermined vapor atmosphere is quickly formed over the entire crucible 14.

【0038】また、上記実施形態では、内側スリーブ19
と外側スリーブ20との上下方向の長さ寸法は、その上端
位置が、高圧容器1内にセットされた状態でのルツボ14
の上端面の高さ位置にほぼ一致するように設定されてい
る。これにより、リザーバ17で発生したZn蒸気は、ルツ
ボ14の上面開口位置まで導かれ、したがって、容易にル
ツボ14の上端開口を通してルツボ14内に流入する。これ
により、ルツボ14内の原料融液25表面の雰囲気が所定の
蒸気圧で速やかに保持されることになるので、原料融液
25からの蒸発が確実に抑制される。
Further, in the above embodiment, the inner sleeve 19
The vertical lengths of the outer sleeve 20 and the outer sleeve 20 are the crucible 14 with the upper end position set in the high-pressure container 1.
It is set so as to substantially coincide with the height position of the upper end face of the. As a result, the Zn vapor generated in the reservoir 17 is guided to the upper surface opening position of the crucible 14 and therefore easily flows into the crucible 14 through the upper end opening of the crucible 14. As a result, since the atmosphere on the surface of the raw material melt 25 in the crucible 14 is quickly maintained at a predetermined vapor pressure, the raw material melt 25
Evaporation from 25 is reliably suppressed.

【0039】なお、上記実施形態は本発明を限定するも
のではなく、本発明の範囲内で種々の変更が可能であ
る。例えば、上記した各スリーブ19・20は、さらに上方
に長くして構成することもできる。一方、例えばルツボ
14がガス透過性の材質から成る場合等には、ルツボ14の
上端開口位置の高さまでZn蒸気を導く必要はなく、例え
ばルツボ14におけるシードウエル14a近傍の高さ位置
に、各スリーブ19・20の上端が位置するような構成とす
ることも可能である。
The above embodiment is not intended to limit the present invention, and various modifications can be made within the scope of the present invention. For example, each of the sleeves 19 and 20 described above can be configured so as to be elongated further upward. On the other hand, for example, crucible
When 14 is made of a gas permeable material, it is not necessary to guide the Zn vapor to the height of the upper end opening position of the crucible 14, and for example, at the height position of the crucible 14 near the seed well 14a, the sleeves 19 and 20 are provided. It is also possible to adopt a configuration in which the upper end of is located.

【0040】一方、上記実施形態では、リザーバ17の加
熱のための副加熱ヒータ9は気密チャンバ15の外側に主
加熱ヒータ8と同様に設けたが、この副加熱ヒータ9や
熱電対等の測温部材は、気密チャンバ15の内部に設ける
ことも可能である。さらに、上記実施形態では、ZnSe単
結晶の製造を例に挙げて説明したが、その他、CdTeやZn
SなどのII−VI族、InPやGaP、GaAs等のIII-V族、あ
るいはこれらの三元系化合物等の構成元素の一部が高温
下で解離して蒸散しやすい化合物半導体単結晶の製造に
本発明を適用することができる。また、本発明は、上記
した垂直ブリッジマン法(VB法)の装置に限定されるも
のではなく、縦型温度勾配凝固法(VGF法)の装置にも適
用することが可能である。
On the other hand, in the above embodiment, the sub-heater 9 for heating the reservoir 17 is provided outside the airtight chamber 15 in the same manner as the main heater 8, but the sub-heater 9 and the temperature measurement of the thermocouple, etc. The member may be provided inside the airtight chamber 15. Further, in the above embodiment, the production of ZnSe single crystal was described as an example, but in addition, CdTe or Zn
Production of compound semiconductor single crystal in which a part of constituent elements such as II-VI group such as S, III-V group such as InP, GaP, GaAs, etc., or ternary compounds thereof are easily dissociated at high temperature The present invention can be applied to. Further, the present invention is not limited to the apparatus of the vertical Bridgman method (VB method) described above, but can be applied to an apparatus of the vertical temperature gradient solidification method (VGF method).

【0041】[0041]

【発明の効果】以上の説明のように、本発明の請求項1
記載の装置においては、原料収納容器の下方でリザーバ
から発生する高解離圧成分の蒸気は、これが不活性ガス
より重い場合でも、原料収納容器周囲により確実に供給
され、その周囲の蒸気圧を所定の圧力に安定して保持す
ることができる。この結果、原料収納容器内の原料融液
からの蒸発が抑制され、意図した組成の良質の単結晶を
成長させることが可能となる。
As described above, according to the first aspect of the present invention.
In the apparatus described, the vapor of the high dissociation pressure component generated from the reservoir below the raw material storage container is more reliably supplied to the surroundings of the raw material storage container even when this is heavier than the inert gas, and the vapor pressure around the raw material storage container is set to a predetermined value. The pressure can be stably maintained. As a result, evaporation from the raw material melt in the raw material storage container is suppressed, and it becomes possible to grow a good quality single crystal having an intended composition.

【0042】また、原料収納容器周囲に一旦導かれた後
に気密チャンバ下端側における連通路に向かって下方へ
の拡散流れを生じる蒸気は、この連通路の部位で液滴と
なって析出し、これにより、気密チャンバ外への流出が
抑制される。この結果、気密チャンバー外への主加熱手
段等の他の炉内構造物への蒸気の付着を生じず、炉内汚
染が防止される。
Further, the vapor, which is once introduced to the periphery of the raw material storage container and then causes a downward diffusive flow toward the communication passage on the lower end side of the airtight chamber, is deposited as droplets at the portion of the communication passage. Thereby, the outflow to the outside of the airtight chamber is suppressed. As a result, vapor does not adhere to other internal furnace structures such as the main heating means outside the airtight chamber, and in-furnace contamination is prevented.

【0043】さらに、気密チャンバは、これを上下動す
る操作で、原料収納容器とリザーバとを主加熱手段より
も内側で囲う位置と開放位置とに簡単に切換えることが
できる。この結果、繰返しの使用が可能であると共に原
料収納容器やリザーバのセット操作や取り出し操作を容
易に行うことができるので、作業性が向上する。請求項
2記載の装置においては、環状のリザーバから高解離圧
成分の蒸気が原料収納容器の外周全体にわたって略一様
に供給されることになるので、原料収納容器の全体にわ
たって所定の蒸気雰囲気を確保することができる。この
結果、原料融液からの蒸発がより確実に抑制され、組成
のずれのない良質の単結晶を製造することができる。
Further, the airtight chamber can be easily switched between a position in which the raw material container and the reservoir are enclosed inside the main heating means and an open position by an operation of moving the airtight chamber up and down. As a result, it is possible to use it repeatedly, and it is possible to easily perform the setting operation and the taking-out operation of the raw material storage container or the reservoir, so that the workability is improved. In the apparatus according to the second aspect, since the vapor of the high dissociation pressure component is supplied from the annular reservoir almost uniformly over the entire outer periphery of the raw material storage container, a predetermined vapor atmosphere is provided over the entire raw material storage container. Can be secured. As a result, evaporation from the raw material melt can be more reliably suppressed, and a high-quality single crystal with no compositional deviation can be manufactured.

【0044】請求項3記載の装置においては、リザーバ
からの高解離圧成分の蒸気は、ルツボの上端開口を通し
てルツボ内に流入し、これによって、ルツボ内の原料融
液表面の雰囲気が所定の蒸気圧で速やかに保持される。
この結果、原料融液からの蒸発がさらに確実に抑制さ
れ、さらに組成ずれのない良質の単結晶を製造すること
ができる。
In the apparatus according to the third aspect, the vapor of the high dissociation pressure component from the reservoir flows into the crucible through the upper opening of the crucible, whereby the atmosphere on the surface of the raw material melt in the crucible has a predetermined vapor content. Holds quickly with pressure.
As a result, evaporation from the raw material melt can be more reliably suppressed, and a high-quality single crystal with no composition deviation can be manufactured.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施形態における化合物半導体の単
結晶製造装置の構成を示す縦断面模式図である。
FIG. 1 is a schematic vertical cross-sectional view showing the configuration of a compound semiconductor single crystal manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来の単結晶製造装置の要部構成を示す縦断面
模式図である。
FIG. 2 is a schematic vertical cross-sectional view showing a configuration of a main part of a conventional single crystal manufacturing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 高圧容器(炉体) 8 主加熱ヒータ(主加熱手段) 9 副加熱ヒータ(副加熱手段) 14 ルツボ(原料収納容器) 15 気密チャンバ 16 連通路 17 リザーバ 18 高解離圧成分 19 内側スリーブ(蒸気案内手段) 20 外側スリーブ(蒸気案内手段) 21 案内路 1 High-pressure container (furnace body) 8 Main heating heater (main heating means) 9 Sub-heater (sub-heating means) 14 Crucible (raw material storage container) 15 airtight chamber 16 passages 17 Reservoir 18 High dissociation pressure component 19 Inner sleeve (steam guide) 20 Outer sleeve (steam guide) 21 guideway

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−214089(JP,A) 特開 平5−97564(JP,A) 特開 平5−70276(JP,A) 特開 平3−247582(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C30B 1/00 - 35/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-4-214089 (JP, A) JP-A-5-97564 (JP, A) JP-A-5-70276 (JP, A) JP-A-3- 247582 (JP, A) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) C30B 1/00-35/00

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 不活性ガスが充填される炉体と、 炉体内に配置された主加熱手段と、 単結晶成長用の原料を収容すると共に主加熱手段による
加熱領域に配置される原料収納容器と、 高解離圧成分を収容すると共に原料収納容器よりも下方
に配置されるリザーバと、 リザーバを加熱する副加熱手段と、 原料収納容器とリザーバとを主加熱手段よりも内側で囲
う気密チャンバとを備える化合物半導体の単結晶製造装
置であって、 上記気密チャンバが断面略逆U字状の筒体から成ると共
に、気密チャンバの内外を相互に連通する連通路が気密
チャンバの下端側における高解離圧成分の融点より低い
温度状態で保持される部位に形成される一方、 気密チャンバ内に、リザーバで発生する高解離圧成分の
蒸気を原料収納容器周囲へと上方に導くための案内路を
有する蒸気案内手段が設けられていることを特徴とする
化合物半導体の単結晶製造装置。
1. A furnace body filled with an inert gas, a main heating means arranged in the furnace body, and a raw material container for containing a raw material for growing a single crystal and arranged in a heating region by the main heating means. A reservoir that accommodates the high dissociation pressure component and that is arranged below the raw material storage container; a sub-heating unit that heats the reservoir; and an airtight chamber that surrounds the raw material storage container and the reservoir inside the main heating unit. An apparatus for producing a single crystal of a compound semiconductor, comprising: the airtight chamber comprises a cylindrical body having a substantially inverted U-shaped cross section, and a communication path for communicating the inside and the outside of the airtight chamber with each other at the lower end side of the airtight chamber. It is formed in a part that is kept at a temperature lower than the melting point of the pressure component, and in the airtight chamber, it guides the vapor of the high dissociation pressure component generated in the reservoir upwards to the periphery of the raw material storage container. Compound semiconductor single crystal manufacturing apparatus characterized by vapor guide means having a guide passage is provided.
【請求項2】 リザーバが原料収納容器の外周形状に略
沿う環状に形成されると共に、蒸気案内手段がリザーバ
の内外面に各々下端部が嵌着されて上方に延びる筒状の
内側スリーブと外側スリーブとから成っていることを特
徴とする請求項1記載の化合物半導体の単結晶製造装
置。
2. The reservoir is formed in an annular shape substantially along the outer peripheral shape of the raw material storage container, and the vapor guiding means has a cylindrical inner sleeve and an outer side, the lower ends of which are fitted to the inner and outer surfaces of the reservoir and extending upward. The device for producing a single crystal of a compound semiconductor according to claim 1, wherein the device comprises a sleeve.
【請求項3】 原料収納容器が上端開口状のルツボから
成ると共に、内側スリーブと外側スリーブとの各上端
が、炉体内にセットされたルツボの上端以上の高さ位置
に位置するように設定されていることを特徴とする請求
項2記載の化合物半導体の単結晶製造装置。
3. The raw material storage container comprises a crucible having an open upper end, and the upper ends of the inner sleeve and the outer sleeve are set so as to be located at a height position higher than the upper end of the crucible set in the furnace body. The apparatus for producing a single crystal of a compound semiconductor according to claim 2, wherein:
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